褐煤润湿性调控

第1章绪论1
1.1褐煤资源的特点1
1.2褐煤脱水提质2
1.2.1水分对褐煤加工处理的影响2
1.2.2褐煤干燥提质技术2
1.2.3褐煤干燥后水分复吸性4
1.3褐煤中水分的赋存形态5
1.4热处理对褐煤表面的疏水强化7
1.4.1褐煤中含氧官能团的脱除和化学结构改变7
1.4.2煤物理结构的变化8
1.4.3褐煤热处理产生的污染物及环境问题9
1.5表面活性剂对改变褐煤表面润湿性的作用10
1.5.1表面活性剂改变固体表面润湿性的机制10
1.5.2表面活性剂在固体基质上的吸附机理及影响因素11
1.5.3表面活性剂对煤表面润湿性的影响14
1.5.4表面活性剂对煤表面润湿性研究存在的问题16
1.6褐煤润湿性调控的研究意义17
参考文献18

第2章褐煤水分复吸特性和水分子的吸附机理22
2.1褐煤润湿性测定方法评述22
2.2褐煤水分复吸特性26
2.2.1褐煤水分复吸率26
2.2.2褐煤水分复吸动力学27
2.2.3褐煤中存在水分对润湿热的影响29
2.2.4褐煤中有机质和矿物质的润湿性31
2.2.5含氧官能团对煤润湿热的影响33
2.2.6褐煤与不同润湿剂的润湿热34
2.3褐煤表面含氧官能团对水分子的吸附机理36
2.3.1褐煤模型和模拟方法36
2.3.2水分子在褐煤含氧官能团上的几何吸附构型37
2.3.3Mulliken电荷布局分析39
2.3.4吸附能40
2.3.5吸附位能曲线分析41
2.4本章小结43
参考文献44

第3章低温热解和水热处理对褐煤润湿性的影响46
3.1实验方法47
3.2热解过程煤中含氧官能团的热解行为和机理47
3.3低温热解对褐煤含氧官能团脱除及润湿性的影响49
3.3.1热解温度对褐煤含氧官能团脱除的影响49
3.3.2低温热解后煤的水分复吸率变化51
3.3.3低温热解煤平衡吸水率与含氧官能团含量的关系54
3.4过氧化氢对热解煤的氧化55
3.4.1氧化对热解煤中含氧官能团含量影响55
3.4.2氧化后煤中总含氧基团含量变化对水分复吸率影响59
3.4.3含氧官能团含量与Zeta电位的关系62
3.5水热处理对褐煤含氧官能团脱除及润湿性的影响64
3.5.1水热处理温度对含氧官能团脱除效果的影响64
3.5.2水热处理脱除含氧官能团后煤样润湿性的变化65
3.5.3水热处理后煤的平衡吸水率与含氧官能团含量关系67
3.5.4恒温时间对水热处理煤含氧官能团脱除效果的影响68
3.5.5水热处理恒温时间对煤吸水率的影响69
3.6褐煤低温热解与水热处理对比71
3.6.1低温热解与水热处理对褐煤含氧官能团脱除的差异性71
3.6.2低温热解与水热处理对褐煤润湿热影响的差异性76
3.7本章小结77
参考文献79

第4章表面活性剂在褐煤表面的吸附特性及对润湿性的影响82
4.1表面活性剂在褐煤表面的吸附实验83
4.1.1实验煤样和表面活性剂83
4.1.2表面活性剂在褐煤上吸附量的测定84
4.2表面活性剂在褐煤表面的吸附行为和机理87
4.2.1煤液比对吸附量的影响87
4.2.2表面活性剂溶液初始浓度对吸附量的影响90
4.2.3温度对吸附量的影响93
4.2.4吸附时间对吸附量的影响94
4.2.5表面活性剂在褐煤表面的吸附机理95
4.3不同类型表面活性剂吸附对褐煤润湿性的影响96
4.3.1吸附CTAB对褐煤接触角的影响96
4.3.2润湿热97
4.3.3水分复吸率98
4.4Gemini表面活性剂吸附对褐煤润湿性的影响100
4.4.1Gemini表面活性剂在褐煤表面的吸附行为和机制100
4.4.2褐煤吸附Gemini表面活性剂后润湿性变化106
4.5煤中含氧官能团含量对表面活性剂吸附及润湿性的影响107
4.5.1含氧官能团含量对Gemini表面活性剂吸附量的影响109
4.5.2不同含氧官能团含量煤吸附Gemini表面活性剂后润湿性变化110
4.6阳离子表面活性剂疏水链长度对褐煤润湿性的影响112
4.6.1不同疏水链长季铵盐类表面活性剂吸附对褐煤润湿性的影响112
4.6.2XPS分析116
4.7阳离子表面活性剂分子单/双链结构对褐煤润湿性的影响120
4.8非离子型表面活性剂对褐煤润湿性的影响123
4.8.1十二烷基聚氧乙烯醚在褐煤上的吸附特性123
4.8.2非离子型表面活性剂HLB值对褐煤润湿性的影响129
4.8.3非离子型表面活性剂支链和环链结构对褐煤润湿性的影响132
4.9本章小结134
参考文献136

第5章表面活性剂对褐煤表面润湿性调控的分子动力学模拟138
5.1计算模型与方法139
5.1.1褐煤模型139
5.1.2模拟系统特性141
5.1.3计算方法141
5.2水-表面活性剂-褐煤的相互作用过程及吸附形态143
5.2.1表面活性剂对褐煤润湿性影响模拟过程143
5.2.2径向分布函数分析144
5.2.3相对浓度分布分析148
5.3相互作用能计算150
5.4水分子的均方位移根(MSD)计算152
5.5本章小结154
参考文献155

第6章煤粒级对表面活性剂吸附特性和润湿性的影响156
6.1煤粒级变化对褐煤工业分析的影响156
6.2不同粒级褐煤的润湿性157
6.3CTAB吸附对不同粒级褐煤润湿性的影响160
6.3.1粒级变化对CTAB吸附的影响160
6.3.2不同粒级褐煤吸附CTAB对其润湿性的影响161
6.4表面活性剂吸附对褐煤孔结构的影响165
6.5本章小结172
参考文献172

第7章褐煤中有机质和无机矿物质润湿性差异174
7.1实验原料及方法175
7.2CTAB在褐煤和脱灰煤上的吸附176
7.3吸附表面活性剂对褐煤和脱灰煤润湿性的影响179
7.3.1褐煤和脱灰煤的润湿性179
7.3.2褐煤和脱灰煤吸附CTAB对润湿性的影响180
7.4CTAB在煤表面的吸附分布182
7.5表面活性剂在无机矿物质上的吸附188
7.6表面活性剂吸附对矿物质润湿性的影响191
7.7本章小结193
参考文献193